E-bike - Test batterie 36V 48V

Semplice sistema per testare capacità delle batterie Ioni Litio.

"Fai da te"  di R.Chirio

[home] [vendita on line]

            


 

  Prefazione

Luglio 2020.

Con la diffusione di Biciclette elettrice (e-bike), monopattini e Hover-board, cresce la necessità di testare la capacità delle batterie fornite, sia per sapere le reale capacità, sia per fare una diagnostica precisa in caso di scarsa autonomia.

Questa proposta è realizzare un semplice carico resistivo in grado di verificare quanta corrente nel tempo è in grado di fornire la batteria sotto analisi, o meglio gli Ah che sono il dato di targa delle batterie o anche i Wh che è la potenza erogabile dalla batteria.

Tutte le E-bike recenti montano pacchi batteria, assemblati con elementi 18650 ai Li-ion (Ioni di Litio) di vari produttori, da li la durata e qualità delle batterie può variare di molto, ci sono elementi di alta qualità che possono durare tranquillamente 5 anni, mentre altri elementi scarsi non durano nemmeno i due anni di garanzia. Vorrei aggiungere che la durata in vita del pacco batteria è si dovuto agli elementi batterie singole assemblati, ma l'affidabilità è anche data dal BMS, tipologia della saldatura singole batterie, connettore uscita come pure dalla qualità del carica batteria.

Diciamo subito che da mie prove nessun pacco raggiunge i dati di targa, un po' tutti i produttori, tendono a scrivere dati ottimistici, in quanto sono pochi gli utenti in grado di verificare la reale capacità dei pacchi.

La misura della capacità è la stessa che si usa per le batterie al piombo, cioè la scarica di test deve essere di 0,2C pari quindi un quinto della capacità dichiarata. Per esempio se la batteria è da 10Ah la scarica di test deve avvenire a un quinto pari a 2A e durare 5 ore fino allo stacco per tensione minima raggiunta. Molti però per dare una capacità maggiore preferiscono scaricare a 0,1C quindi un decimo, chiaramente stressando e scaldando meno la batteria durante la scarica così che si riesce a dare qualcosa di più.

 

 

Elementi che compongono il sistema pacco batteria E-bike

3.7 v 2200 mah cella batteria agli ioni di litio icr18650 ...

- Cella singola 18650, è l'elemento più importante che compone il pacco, la cella è di valore 3,6V e la capacità singola può variare da 1,8 a 3,5Ah, sono sempre in numero pari e per arrivare alla tensione richiesta vengono collegate 10 celle in serie per avere i 36V e 13 celle per avere 48V, per aumentare la corrente vengono messi anche in parallelo più celle pari alla somma delle singole capacità, un pacco 36V 12Ah è composto dal parallelo di 4 batterie 18650 da 3,0Ah per una serie di 10 gruppi totale 40 batterie. Ma può anche essere formato da 60 batterie da 2,0Ah  e così via. Ovviamente da preferire pacchi con batterie di ottima qualità quali produttori Samsung, Panasonic e Tesla. Batterie senza marchio tendono a durare poco.

Party in Bici - Pacchi batteria con celle #Samsung 18650... | Facebook

- Saldatura celle, sembra ovvio che siano tutte saldate bene, ma una saldatura difettosa di singola batteria nel tempo pregiudica la durata e capacità del pacco, ovviamente se perdiamo una cella singola la capacità totale sarà ridotta solo al numero di celle attive, se c'erano 4 celle parallelo e ne abbiamo solo 3 la capacità totale si riduce a 9Ah in quanto il BMS spegnerà il pacco quando la tensione della singola cella è troppo bassa.

36V 37V 42V 10S 60A 10x 3.6V Lithium ion LiPolymer Battery BMS ...

- BMS (Battery Management System), è il circuito che controlla e gestisce il pacco batteria, spegne l'uscita di potenza se avviene un sovraccarico, in genere oltre i 25A, spegne l'uscita se la tensione di singola cella o valore totale scende sotto al valore stabilito, spegne la ricarica se la tensione è pari a 4,20 su tutte le celle, inoltre può intervenire anche se la temperatura del pacco supera una certa soglia. Effetua inoltre il livellamento celle a fine carica (molto importante). Essendo il BMS una scheda elettronica ha una sua affidabilità, che se scarsa può contribuire a fare diventare difettoso il pacco batteria. Case costruttrici di Ebike tendono a montare un BMS custom con ulteriori complicazioni quali controllo Bluetooth che comunica i dati batteria e anche il codice di blocco tramite Android o altro, come pure la comunicazione tra batteria e centralina via cavo can, dove ogni volta che si cambia batteria bisogna collegare la Ebike al service computer, tutte complicazioni circuitali e software che riducono l'affidabilità del sistema. (molti pacchi batteria vengono cambiati in garanzia, perchè il BMS è difettoso, mentre le celle batteria sono a posto...a quanti è successo?)

- Connettore pacco, anche il connettore pacco batteria può dare problemi, è già successo che facciano male contatto riscaldando e fondendo la plastica, oppure saldature difettose interrompono il circuito, come pure contatti instabili tendono a usurare la parte in contatto, teniamo presente che si va a leggere valori di oltre 10A di assorbimento nelle condizioni peggiori, deve esserci un un buon dimensionamento delle sezioni e anche dell'isolamento, in quanto 36-48V in presenza di acqua salmastra e fango possono creare scariche.

CARICA BATTERIE ATALA 24V - ECOSTREET, ECOWAY, ELEMENT, E-LIGHT, X ...

-Carica Batteria, dopo la cella batteria è l'elemento più importante, in quanto determina la qualità della ricarica e durata quindi nel tempo del pacco batteria. Se difettoso, carica poco limitando per cui la completa capacità  del pacco, se si sceglie un caricabatteria veloce da 5-7A, fa comodo per una ricarica in poche ore, ma il pacco soffrirà nel tempo durando meno, sempre da preferire una ricarica da 2A da lasciare tutta la notte in ricarica, ci penserà il BMS a spegnere la carica quando tutti gli elementi saranno livellati.

....................................................

Tra tutti questi elementi la qualità delle celle è il più importante per avere durata e autonomia, ma pure un caricabatteria di qualità non va trascurato..

 

  

Valori pacchi Litio 36V - 48V

n celle

Vmin

Vmax

36V

10

28,5V

42,0V

48V

13

37,5V

56,4V

 

    

Questi sono i valori minimi e massimi che possiamo avere sui pacchi batteria Ioni di Litio, il BMS deve intervenire sia per valori bassi che alti proteggendo il pacco. I Vmin corrispondono alla batteria completamente scarica e il Vmax alla batteria completamente carica.

In genere la taratura del valore minimo è più alto, avremo cosi dei pacchi da 36V che staccano a 32V, come pacchi da 48V che staccano a 43V, essendo valori già al limite della curva di scarica, cambia poco per il conteggio totale di capacità.

Il test avviene collegando la cella resistiva di carico direttamente al connettore batteria, dove non possibile si apre il pacco e ci si collega ai terminali interni della pacco batteria.

  

Carico Resistivo per test batterie 36 e 48V 

  

Questo è lo schema del semplice carico per il test delle batterie E-bike.

   

La R1 è composta da un parallelo di 10 resistenze da 20W del valore di 150 ohm, tutte fissate su un dissipatore in alluminio, mentre la resistenza R2 da 5 ohm è formata da un parallelo di 4 resistenze da 22 ohm per un valore di 5,5 ohm.

Con questo carico si può fare un test di scarica sia per pacchi da 36 che 48V, va bene per una capacità di 12Ah ma si può usare anche per testare pacchi con maggiore capacità (chiaramente non sarà più una scarica a 0,2C ma qualcosa di meno.

 

 

Per la lettura della scarica, per conoscere la capacità bisogna usare un Watt-Meter con indicazione dei Wh oppure meglio dei Ah, va usato uno strumento con alimentazione autonoma in quanto a fine scarica il pacco batteria stacca e anche lo strumento verrebbe spento cancellando i valori visualizzati.


CHIRIO.com è a disposizione per testare e validare i vostri pacchi batteria.

manda un email a

....................................................

   


 www.chirio.com     

  


© Roberto Chirio: all rights reserved.